KR102405145B1 - 센서장치 부착을 위한 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서장치 부착을 위한 타이어에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 휠에 결합되는 타이어의 내부 공기압을 유지하기 위한 타이어 본체를 포함하고, 상기 타이어 본체에는, 상기 타이어의 상태를 측정하기 위한 센서장치가 결합되기 위한 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈에는 방향성을 갖도록 배치된 돌기가 형성된, 타이어가 제공될 수 있다.

Description

센서장치 부착을 위한 타이어{TIRE FOR ADHERING SENSOR}
본 발명은 센서장치 부착을 위한 타이어에 관한 것으로, 센서장치를 타이어에 견고하게 부착할 수 있는 센서장치 부착을 위한 타이어에 대한 발명이다.
타이어의 상태 정보나 노면 정보를 인식하기 위해 타이어에 센서를 부착하는 경우가 증가하고 있다. 기존에는 타이어에 센서를 부착할 때 휠에 부착하는데, 휠 부착형 센서는 외기와 통하는 고무튜브에 연결되고 휠과 타이어가 연결되는 구간에 휠에 부착시킨 상태로 결합된다.
상기와 같이, 센서가 휠과 같은 금속에 밀착된 상태로 고정시키는 것이 쉽지 않고, 또한, 차량이 진행하는 동안 노면과 접하는 부분에서의 가속도를 측정하기 위해 별도의 센서를 타이어 내부에 설치해야 하는 문제가 있다.
도 1은 종래의 타이어에 부착된 센서를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 타이어(1)에 센서(2)를 부착할 때, 센서(2)는 내부 회로 등을 보호하기 위해 고무나 플라스틱 등과 같은 패킹에 감싸진 상태로 접착제(4)에 의해 타이어(1)에 부착된다. 이때, 센서(2)는 별도의 고무 등의 소재를 갖는 커버(3)에 의해 감싸진 상태로 타이어(1)에 부착될 수 있다.
이때, 커버(3)에 감싸진 센서(2)는 정확한 측정을 위해 타이어(1) 폭 방향의 중앙에 배치되어야 하고, 가속도 센서의 X축 방향과 주행 방향을 정확하게 일치시킬 필요가 있다. 하지만, 타이어(1)의 내부에서 센서(2)를 부착할 때, 정확하게 타이어(1) 폭 방향의 중심에 부착하는 것이 쉽지 않고, 또한, 가속도 방향과 주행 방향을 일치시키도록 부착하는 것이 쉽지 않은 문제가 있다.
(2020.03.16.) 대한민국 등록특허 제10-1760872호 (2017.07.18.) 대한민국 등록실용신안 제20-0489733호 (2019.07.23.)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 타이어에 센서를 부착할 때, 센서가 타이어의 내면에 타이어 폭 방향의 중심에 부착할 수 있고, 또한, 가속도 방향과 주행 방향을 일치시키도록 부착할 수 있는 센서장치 부착을 위한 타이어를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 휠에 결합되는 타이어의 내부 공기압을 유지하기 위한 타이어 본체를 포함하고, 상기 타이어 본체에는, 상기 타이어의 상태를 측정하기 위한 센서가 결합되기 위한 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈에는 방향성을 갖도록 배치된 돌기가 형성된, 타이어가 제공될 수 있다.
상기 삽입홈은 상기 센서의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 돌기는, 상기 타이어의 주행 방향에 위치한 상기 삽입홈의 내측면에 배치될 수 있다.
상기 센서에는 상기 돌기의 형상에 대응되는 형상을 갖는 노치가 형성될 수 있다.
상기 노치의 폭(W)은 0mm 초과 2mm 이하이고, 상기 노치의 두께(D)는 0mm 초과 2mm 이하이며, 상기 노치의 높이(H)는 0mm 초과 1mm 이하일 수 있다.
상기 센서장치는, 가속도 측정 소자를 포함하고, 상기 센서장치는, 상기 가속도 측정 소자의 X축 방향과 상기 타이어의 주행 방향의 이루는 최대 각도(θ)가 수학식 1 또는 수학식 2에 의해 산정된 각도보다 작도록 상기 삽입홈에 결합될 수 있다.
[수학식 1]
θ=cos-1(M-r/M)
[수학식 2]
θ=cos-1(M/M+r)
여기서, M은 가속도 측정 소자에서 측정할 수 있는 설정된 최댓값이고, r은 가속도 측정 소자의 측정 오차의 최댓값이고, M 및 r은 양수임.
본 발명의 실시예들에 따르면, 타이어의 내면에 센서장치가 부착될 수 있는 위치가 센서장치의 형상에 대응되도록 삽입홈이 형성됨에 따라 센서장치를 타이어 폭 방향의 중앙에 정확하게 부착시킬 수 있다.
또한, 타이어에 형성된 삽입홈 내에 돌기를 형성하고, 센서장치에 돌기가 삽입될 수 있는 노치를 형성하여, 센서장치가 측정하고자 하는 가속도 방향과 주행방향을 일치시킬 수 있어, 센서장치를 타이어에 정확하게 부착할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 타이어에 부착된 센서를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치를 부착할 수 있는 타이어의 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치 부착을 위한 타이어를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치 부착을 위한 타이어에 부착하는 센서장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치 부착을 위한 타이어(10)에 대해 설명한다. 본 실시예에서, 센서장치 부착을 위한 타이어(10)는 센서장치(100)를 타이어(10)의 이너라이너에 부착하는 것에 대해 설명한다.
타이어(10)는 차량에 결합되어, 타이어(10)와 노면 사이의 마찰에 의해 차량이 주행할 수 있다. 이때, 타이어(10)와 노면 사이에 상호작용을 위한 힘이 발생할 수 있다. 이러한 타이어(10)와 노면 사이의 상호작용을 위한 힘이나 타이어(10) 내부의 공기압 등을 측정하기 위해 센서장치(100)가 이용된다.
센서장치(100)는 다양한 정보를 측정할 수 있으며, 측정된 정보를 외부로 전송할 수 있다. 이를 위해 센서장치(100)는 내부에 다양한 정보를 측정할 수 있는 측정 소자들이 배치될 수 있으며, 외부로 정보를 전송하기 위한 무선통신 소자가 배치될 수 있다.
이렇게 센서장치(100)는 다양한 정보를 측정할 때, 타이어(10)에 배치되는 위치가 중요한 요소로 작용할 수 있다. 즉, 센서장치(100)는 타이어(10)의 폭 방향에서 중앙에 정확하게 배치될 필요가 있다.
그리고 타이어(10)의 주행 방향에 대한 가속도 등을 측정하기 위해서는 타이어(10)의 주행 방향과 동일한 방향의 가속도를 측정할 수 있도록 배치될 필요가 있다.
또한, 센서장치(100)는 측정 소자들과 무선통신 소자를 전기적으로 연결하는 회로가 배치될 수 있으며, 무선통신 소자와 전기적으로 연결된 안테나(110)가 구비될 수 있다.
안테나(110)는 센서장치(100)의 상부에 배치될 수 있고, 무선통신 소자와 전기적으로 연결되어 각종 측정 소자들에서 측정된 정보를 외부로 전송할 수 있다.
이러한 센서장치(100)는 정확한 정보를 측정하기 위해 타이어(10) 폭 방향의 중앙에 배치될 수 있으며, 또한, 타이어(10)의 주행 방향에 대한 가속도를 측정하기 위해 센서장치(100)의 가속도 측정 소자가 타이어(10)의 주행 방향에 일치하도록 배치될 수 있다.
이러한 센서장치(100)가 타이어(10)의 내측에 정확한 방향과 위치에 설치할 수 있도록 타이어(10)는 타이어 본체(200)에 삽입홈(210)이 형성될 수 있다.
타이어 본체(200)에 형성된 삽입홈(210)은 타이어 본체(200) 폭 방향의 중앙에 형성될 수 있으며, 센서장치(100)의 밑면 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다.
즉, 센서장치(100)의 밑면이 원형으로 형성되는 경우, 그에 대응되도록 삽입홈(210)의 형상도 원형으로 형성될 수 있다.
또한, 삽입홈(210)에 센서장치(100)가 삽입된 상태에서, 가급적 흔들리는 것을 방지하기 위해 삽입홈(210)의 너비는 센서장치(100)의 너비에 대응되도록 형성될 수 있다.
그리고 삽입홈(210)에는 돌기(220)가 형성될 수 있다. 돌기(220)는, 삽입홈(210) 내에서 방향성을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 돌기(220)는 삽입홈(210) 내에서 타이어(10)의 주행 방향에 위치한 삽입홈(210) 내측면에 배치될 수 있다.
이러한 돌기(220)는 삽입홈(210)의 내측벽에 배치되고, 대략 사각 기둥의 형상을 가질 수 있다. 하지만, 돌기(220)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다.
돌기(220)는 타이어(10)와 일체로 형성되며, 타이어(10)의 내면 소재가 그대로 이용될 수 있다. 따라서 돌기(220)는 삽입홈(210) 내에 배치되며, 방향성을 가질 수 있으며, 어떤 형상이나 어떤 위치에든 배치될 수 있다.
돌기(220)는, 삽입홈(210) 내에 내측벽과 이격된 상태로 배치될 수 있으며, 횡단면이 직사각형 형상을 가지거나 삼각기둥의 형상을 가질 수 있고, 또한, 삼각뿔과 같은 다각뿔 형상을 가질 수도 있다.
이렇게 삽입홈(210)에 형성된 돌기(220)에 대응되도록 센서장치(100)에는 노치(120)가 형성될 수 있다. 센서장치(100)에 형성된 노치(120)는 홈의 형상을 가질 수 있으며, 센서장치(100)가 삽입홈(210) 내에 삽입될 때, 돌기(220)가 노치(120)에 삽입될 수 있다.
따라서 센서장치(100)는 타이어 본체(200)에 형성된 삽입홈(210)에 삽입됨에 따라 타이어 본체(200) 폭 방향의 중앙에 배치될 수 있다.
또한, 센서장치(100)의 노치(120)에 삽입홈(210)에 형성된 돌기(220)가 삽입되도록 센서장치(100)가 삽입홈(210)에 삽입되기 때문에 센서장치(100)가 특정 방향으로 정확하게 배치될 수 있다.
센서장치(100)에 형성된 노치(120)는, 소정의 폭(W), 두께(D) 및 높이(H)를 가질 수 있다. 이에 대응되도록 삽입홈(210)에 형성된 돌기(220)도 노치(120)와 동일한 폭(W), 두께(D) 및 높이(H)를 가질 수 있다.
센서장치(100)에 형성된 노치(120)의 두께(D)는 약 0mm 초과 2mm 이하일 수 있으며, 높이(H)는 약 0mm 초과 1mm 이하일 수 있다. 그리고 노치(120)의 폭(W)은 약 0mm 초과 2mm 이하일 수 있다. 이때, 노치(120)의 높이(H)는 삽입홈(210)의 깊이와 동일할 수 있다. 삽입홈(210)의 깊이는, 타이어의 이너라이너의 두께를 넘지 않아야 하므로 약 1mm 이하로 한정할 수 있다.
또한, 센서장치(100)는 타이어 본체(200)의 삽입홈(210)에 장착될 때, 소정의 범위를 갖는 각도 내에서 장착될 수 있다. 센서장치(100)에 포함되는 가속도 측정 소자는 가속도를 측정할 때 측정할 수 있는 범위를 가지며, 또한 소정의 측정 오차를 가질 수 있다.
가속도 측정 소자는 타이어의 주행 방향(GD)에 일치하도록 설치되었을 때, 정확한 측정을 할 수 있다. 보다 상세하게 가속도 측정 소자의 X축 방향(X)과 타이어의 주행 방향(GD)이 일치하게 설치할 필요가 있다.
이때, 가속도 측정 소자의 X축 방향(X)과 타이어(10)의 주행 방향(GD)이 일치하도록 설치되더라도, 가속도 측정 소자의 오차가 있으므로, 가속도 측정 소자에서 측정된 측정값은 소정의 범위를 갖는 값이 측정될 수 있다.
다시 설명하면, 가속도 측정 소자는 측정 오차를 가지기 때문에 가속도 측정 소자의 X축 방향(X)과 타이어(10)의 주행 방향(GD)이 완전히 일치하지 않더라도 가속도 측정 소자의 X축 방향(X)과 타이어의 주행 방향(GD)이 소정의 범위 내에서 각도를 이루는 경우 가속도 측정 소자에서 측정된 측정값은 신뢰할 수 있다.
따라서 가속도 측정 오차의 측정 오차 범위가 결정되면, 타이어(10)의 주행 방향을 기준으로 가속도 측정 소자의 설치 각도 범위가 결정될 수 있다.
즉, 가속도 측정 소자는 가속도 측정 소자의 X축 방향(X)과 타이어(10)의 주행 방향(GD)과 정확하게 일치하도록 설치되지 않더라도 소정의 각도 이내에 설치되는 경우, 가속도 측정 소자에서 측정된 측정값은 신뢰할 수 있다.
그에 따라 가속도 측정 소자에서 최대로 측정된 측정값과 가속도 측정 소자의 설정된 최댓값을 이용하여 가속도 측정 소자의 X축(X)과 실제 타이어(10)의 주행방향(GD)의 각도 범위를 산정할 수 있다.
상기와 같이, 가속도 측정 소자에서 측정되는 가속도의 정상 측정값이 M이고, 측정 오차가 r이면, 신뢰할 수 있는 측정값은 M-r 이상 M+r 이하의 범위를 가질 수 있다. 이때, 가속도 측정 소자의 X축(X)과 실제 타이어(10)의 주행방향(GD)의 각도(θ)는, 아크코사인(arccosine) 값(θ=cos-1(M-r/M) 또는 θ=cos-1(M/M+r), M 및 r은 양수)을 이용하여 산정할 수 있다.
예컨대, 가속도 측정 소자에서 측정할 수 있는 설정된 최댓값이 80g이고, 오차의 범위가 4g일 때, 가속도 측정 소자에서 최대로 측정된 값이 78g로 측정되면, 가속도 측정 소자의 X축(X)은 실제 타이어(10)의 주행방향(GD)과 약 12.8도 각도 이내에서 설치될 수 있다.
노치(120)의 폭(W), 두께(D) 및 높이(H)가 상기보다 커지는 경우, 센서장치(100)의 크기가 불필요하게 커질 수 있기 때문에 센서장치(100) 내부의 각종 소자들의 크기를 고려하여 형성될 수 있다.
센서장치(100)는 타이어 본체(200)의 삽입홈(210)에 삽입되는데, 이때, 센서장치(100)와 삽입홈(210) 사이에 접착제가 위치할 수 있다. 즉, 삽입홈(210)에 접착제가 도포된 상태에서 센서장치(100)가 삽입홈(210)에 삽입되어 접착제에 의해 접착될 수 있다. 접착제는 삽입홈(210)에 도포되어 센서장치(100)가 삽입됨에 따라 센서장치(100)의 바닥면 및 측면 일부에 접착될 수 있다.
여기서, 필요에 따라 접착제를 대신하여 접착시트가 이용될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
10: 타이어
100: 센서장치
110: 안테나
120: 노치
200: 타이어 본체
210: 삽입홈
220: 돌기

Claims (6)

  1. 차량의 휠에 결합되는 타이어의 내부 공기압을 유지하기 위한 타이어 본체를 포함하고,
    상기 타이어 본체에는, 상기 타이어의 상태를 측정하기 위한 센서장치가 결합되기 위한 삽입홈이 형성되며,
    상기 삽입홈에는 방향성을 갖도록 배치된 돌기가 형성되고,
    상기 센서장치는, 가속도 측정 소자를 포함하고,
    상기 센서장치는, 상기 가속도 측정 소자의 X축 방향과 상기 타이어의 주행 방향이 이루는 최대 각도(θ)가 수학식 1 또는 수학식 2에 의해 산정된 각도보다 작도록 상기 삽입홈에 결합되는,
    타이어.
    [수학식 1]
    θ=cos-1(M-r/M)
    [수학식 2]
    θ=cos-1(M/M+r)
    (여기서, M은 가속도 측정 소자에서 측정할 수 있는 설정된 최댓값이고, r은 가속도 측정 소자의 측정 오차의 최댓값이고, M 및 r은 양수임.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입홈은 상기 센서장치의 형상에 대응되는 형상을 갖는,
    타이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는, 상기 타이어의 주행 방향에 위치한 상기 삽입홈의 내측면에 배치된,
    타이어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서장치에는 상기 돌기의 형상에 대응되는 형상을 갖는 노치가 형성된,
    타이어.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노치의 폭(W)은 0mm 초과 2mm 이하이고, 상기 노치의 두께(D)는 0mm 초과 2mm 이하이며, 상기 노치의 높이(H)는 0mm 초과 1mm 이하인,
    타이어.
  6. 삭제
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